DE10241222A1 - Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen Beschichtungsmaterials, insbesondere einer Flüssigfolie - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung (1) zum Auftragen eines flüssigen Beschichtungsmaterials (2), insbesondere einer Flüssigfolie, auf eine Oberfläche (3) angegeben mit einer Materialquelle (4), einer Düsenanordnung (9), die über eine Druckleitung (8) mit der Materialquelle (4) verbunden ist, und einer Transporteinrichtung (11), die die Düsenanordnung (9) relativ zu der Oberfläche (3) bewegt. DOLLAR A Man möchte eine Oberfläche mit bestimmten Materialien, insbesondere einer Flüssigfolie, beschichten können, ohne daß es zur Bildung von größeren Inhomogenitäten kommt. DOLLAR A Hierzu ist vorgesehen, daß die Düsenanordnung (9) eine Vollstrahl-Austrittsöffnung (15) aufweist, die gegen eine Prallplatte (17) gerichtet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen Beschichtungsmaterials, insbesondere einer Flüssigfolie, auf eine Oberfläche mit einer Materialquelle, einer Düsenanordnung, die über eine Druckleitung mit der Materialquelle verbunden ist, und einer Transporteinrichtung, die die Düsenanordnung relativ zu der Oberfläche bewegt.
- Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel des Auftragens einer Flüssigfolie auf eine Oberfläche beschrieben. Sie ist prinzipiell jedoch auch beim Auftragen von anderen Beschichtungsmaterialien einsetzbar.
- Kraftfahrzeuge werden für den Transport vom Hersteller zum Verbraucher in der Regel mit einer Schutzschicht versehen. Diese Schutzschicht soll verhindern, daß der empfindliche Lack durch Umwelt- und Transportbelastungen beeinträchtigt wird. In der Vergangenheit hat man Wachs verwendet, um den Lack zu schützen. Die Entfernung der Wachsschicht ist jedoch relativ aufwendig und in vielen Fällen auch mit einer nicht mehr zu vernachlässigenden Belastung der Umwelt verbunden.
- Man hat daher eine Lösung diskutiert, bei der eine Flüssigfolie auf bestimmte Oberflächen des Fahrzeugs aufgetragen wird, insbesondere auf die im wesentlichen horizontal liegenden Oberflächen, wie Dach, Motorhaube und Kofferraumhaube. Die Flüssigfolie wird in flüssiger Form auf die Oberfläche aufgetragen. Nach dem Trocknen bildet sich auf der Oberfläche eine Folie, die an der Oberfläche anhaftet. Diese Folie kann dann, wenn das Fahrzeug ausgeliefert werden soll, einfach abgezogen und entsorgt werden.
- Das Abziehen der Folie sollte möglichst in einem Stück erfolgen können. Dies funktioniert aber nur dann, wenn der Auftrag der Flüssigfolie unter bestimmten Bedingungen erfolgt ist. Insbesondere ist es störend, wenn sich Tropfen, Verdickungen oder andere größere Inhomogenitäten gebildet haben. Diese führen dann beim Entfernen der Folie zu Störungen. Die Folie reißt an derartigen Störstellen durch, so daß Reste auf der Oberfläche kleben bleiben, die einzeln entfernt werden müssen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oberfläche mit bestimmten Materialien, insbesondere einer Flüssigfolie, beschichten zu können, ohne daß es zur Bildung von größeren Inhomogenitäten kommt.
- Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Düsenanordnung eine Vollstrahl-Austrittsöffnung aufweist, die gegen eine Prallplatte gerichtet ist.
- Die Vollstrahl-Austrittsöffnung erlaubt einem Flüssigkeitsstrahl, massiv auszutreten. Dadurch wird eine relativ große Austrittsmenge ermöglicht, ohne daß eine größere Gefahr besteht, daß sich der Strahl in Einzelstrahlen aufteilt oder Tröpfchen bildet. Dieser Strahl wird aber nicht unmittelbar auf die Oberfläche gerichtet, sondern er trifft zunächst auf eine Prallplatte. Die Prallplatte lenkt den Strahl einerseits ab und breitet ihn andererseits aus, so daß ein breiter Strahl entsteht, der eine relativ kleine Dicke aufweist. Dieser Flachstrahl wird nun über die Oberfläche bewegt. Der Flachstrahl transportiert das Material so auf die Oberfläche, daß ein relativ gleichförmiger Auftrag erfolgt. Die Bildung von Tropfen oder Einzelstrahlen, die später zu unzusammenhängenden Partien der Folie führen könnten, wird vermieden.
- Vorzugsweise schließt die Prallplatte mit der Achse der Austrittsöffnung einen Winkel im Bereich von 45° bis 85° ein. Der Flachstrahl wird also relativ stark abgelenkt gegenüber der Richtung, die die Flüssigkeit in der Austrittsöffnung hat. Dies führt zu der gewünschten Ausbreitung des Flachstrahls. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß der Flachstrahl auch entsprechend flach auf die Oberfläche gerichtet werden kann, ohne daß man die Düsenanordnung übermäßig gegenüber der Oberfläche neigen muß. Wenn der Flachstrahl beim Auftreffen auf die Oberfläche einen vorbestimmten Winkel nicht über schreitet, kann man ein Reflektieren der Flüssigkeit an der Oberfläche und ein damit verbundenes Spritzen weitgehend vermeiden.
- Bevorzugterweise schließt die Prallplatte zumindest an ihrem abgabeseitigen Ende mit der Oberfläche einen Winkel im Bereich von 30° bis 90°, vorzugsweise entgegen der Arbeitsrichtung, ein. Dieser Winkel bestimmt im wesentlichen auch den Auftreffwinkel des Flachstrahls auf die Oberfläche. Der Flachstrahl wird über die Oberfläche "gezogen", d.h. die Düsenanordnung befindet sich beim Auftragen des Beschichtungsmaterials über einem unbeschichteten Bereich der Oberfläche. Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Ausrichtung des Flachstrahls die besten Ergebnisse zeigt.
- Vorzugsweise weist die Prallplatte einen Abstand zur Oberfläche im Bereich von 3 bis 10 cm auf. Der Weg, den der Flachstrahl in der Luft zurücklegen muß, ist also vergleichsweise klein. Der Flachstrahl hat andererseits genügend Raum, um sich in die Breite auszubreiten, so daß man mit einem breiten Flachstrahl auch eine größere Oberfläche relativ schnell beschichten kann.
- Vorzugsweise erzeugt die Düsenanordnung einen flachen Strahl mit einer Breite von mindestens 8 cm. Dies erlaubt ein rationelles Arbeiten.
- Bevorzugterweise weist die Austrittsöffnung einen Durchmesser im Bereich von 1,5 bis 4 mm auf. Dies ist ein relativ großer Durchmesser. Er erlaubt einen entsprechend großen Durchsatz des Materials. Die Gefahr, daß die Austrittsöffnung verstopft, ist vergleichsweise klein.
- Bevorzugterweise erzeugt die Materialquelle einen Druck im Bereich von 2 bis 8 bar am Eingang der Düsenanordnung. Der Druck, den die Materialquelle an ihrem Ausgang erzeugt, muß natürlich entsprechend größer sein, weil die Druckverluste in der Druckleitung berücksichtigt werden müssen. Dennoch ist der Druck, den die Materialquelle erzeugen muß, relativ klein. Dies hält den Energieverbrauch klein und erlaubt den Einsatz kostengünstiger Förder- und Dosiersysteme. Darüber hinaus besteht keine Gefahr, daß der Flachstrahl aufgrund eines zu großen Drucks zerstäubt.
- Bevorzugterweise weist die Materialquelle eine volumetrische Dosiereinrichtung auf. Die Dosiereinrichtung ist also in der Lage, ein bestimmtes Volumen pro Zeiteinheit zu fördern. Dies erlaubte eine genauere Steuerung als eine Steuerung, die nur auf Druck basiert.
- Vorzugsweise ist die Dosiereinrichtung mit der Transporteinrichtung gekoppelt und stimmt den Volumenstrom des Materials auf die Geschwindigkeit der Düsenanordnung gegenüber der Oberfläche ab. Wenn die Düsenanordnung gegenüber der Oberfläche eine geringere Geschwindigkeit aufweist, dann wird der Volumenstrom entsprechend herabgesetzt. Umgekehrt wird der Volumenstrom vergrößert, wenn die Düsenanordnung gegenüber der Oberfläche eine höhere Geschwindigkeit aufweist. Die Dicke des Materialauftrags kann daher relativ gleichförmig gehalten werden.
- Vorzugsweise weist die Dosiereinrichtung eine Pumpe auf, die Scherkräfte auf das Material unterhalb einer vorbestimmten Grenze hält, insbesondere eine Kolbenpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Membranpumpe. Die Dosiereinrichtung beeinträchtigt also das Material nur gering.
- Bevorzugterweise ermöglicht die Transporteinrichtung eine mehrachsige Bewegung der Düsenanordnung. Man kann also die Düsenanordnung so über die Oberfläche bewegen, daß der Flachstrahl mehrere "Streifen" des Materials nebeneinander auf der Oberfläche ablegt. Damit läßt sich eine Oberfläche auch dann beschichten, wenn sie breiter ist als die Breite des Flachstrahls. Man kann auch vorsehen, daß die Auftragsrichtung der Düsenanordnung geändert werden kann. In diesem Fall kann der Materialauftrag sowohl bei einer Hinbewegung als auch bei einer Rückbewegung über die Oberfläche erfolgen. Dies steigert die Geschwindigkeit, mit der die Oberfläche beschichtet werden kann.
- Bevorzugterweise weist die Transporteinrichtung einen Bewegungsautomaten auf. Ein derartiger Bewegungsautomat, der auch als "Roboter" bezeichnet wird, erlaubt eine vollautomatische Steuerung der Bewegung der Düsenanordnung und damit ein vollautomatisches Auftragen des Materials auf die Oberfläche.
- Vorzugsweise liefert die Materialquelle eine Flüssigkeit mit einer Viskosität im Bereich von 250 bis 6000 mp. In diesem Viskositätsbereich zeigen sich beim Auftragen insbesondere einer Flüssigfolie gute Ergebnisse.
- Auch ist von Vorteil, wenn die Materialquelle eine wäßrige Dispersion liefert. Die festen Bestandteile der Dispersion schlagen sich dann auf der Oberfläche nieder. Die Flüssigkeit kann verdampfen oder auf andere Weise entfernt werden, wenn die Oberfläche getrocknet wird.
- Bevorzugterweise ist die Düsenanordnung einstellbar an der Transporteinrichtung befestigt. Man ist dann in der Lage, die Düsenanordnung gegenüber der Transporteinrichtung zu justieren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere Düsenanordnungen an einer gemeinsamen Transporteinrichtung oder auch an unterschiedlichen Transporteinrichtungen vorgesehen sind.
- Vorzugsweise ist die Düsenanordnung mit Hilfe einer Überwurfmutter an der Transporteinrichtung befestigt. Dies erlaubt eine relativ einfache Justierung.
- Auch ist bevorzugt, daß zwischen der Düsenanordnung und der Transporteinrichtung eine Ausrichthilfe angeordnet ist. Diese Ausrichthilfe erlaubt zunächst einmal eine grobe Voreinstellung der Düsenanordnung gegenüber der Transporteinrichtung. Sie erleichtert die Montage. Sie läßt aber genügend Spiel, um die exakte Ausrichtung der Düsenanordnung gegenüber der Transporteinrichtung noch verändern zu können.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht einer Auftragsvorrichtung, teilweise im Schnitt, und -
2 eine Draufsicht auf eine Düsenanordnung beim Auftragen eines Materials. -
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung1 zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials2 (im folgenden kurz: Material genannt) auf eine Oberfläche3 . Das Material2 ist beim Auftrag flüssig. Es weist eine Viskosität im Bereich von 250 bis 6000 mp auf und ist vorzugsweise als wäßrige Dispersion ausgebildet. Wenn es trocknet, bildet es eine Folie, die von der Oberfläche3 abgezogen werden kann. - Die Vorrichtung
1 weist eine Materialquelle4 auf mit einem Tank oder Vorratsbehälter5 für das Material und einer Dosiereinrichtung6 . Die Dosiereinrichtung6 weist eine schematisch dargestellte Pumpe7 auf. Die Pumpe7 ist vorzugsweise als Kolbenpumpe, als Schlauchpumpe oder als Membranpumpe ausgebildet, so daß sie nur geringe Scherkräfte auf das Material2 ausübt, wenn sie es von dem Vorratsbehälter5 über eine Druckleitung8 zu einer Düsenanordnung9 pumpt. - Die Düsenanordnung
9 ist an einem Träger10 befestigt, der einen Teil einer Transporteinrichtung11 bildet. Die Transporteinrichtung11 weist einen schematisch dargestellten Antrieb12 auf, mit dem der Träger10 in Richtung eines Pfeils13 bewegt werden kann. Dieser Pfeil13 stellt eine Arbeitsrichtung dar. Selbstverständlich kann der Träger auch wieder in die umgekehrte Richtung transportiert werden, um beispielsweise eine Ausgangsstellung zu erreichen. - Die Düsenanordnung
9 , die in1 im Schnitt dargestellt ist, weist einen Korpus14 auf. In dem Korpus14 ist eine Austrittsöffnung15 angeordnet. Diese Austrittsöffnung15 ist als Vollstrahl-Austrittsöffnung ausgebildet, d.h. Material, das über die Druckleitung8 und einen Kanal16 im Träger10 zugeführt wird, kann aus der Austrittsöffnung15 in vollem Strahl austreten. Der Strahl wird am Ende der Austrittsöffnung15 nicht zerstäubt, sondern er bleibt praktisch geschlossen. Hierzu weist die Austrittsöffnung15 einen relativ großen Durchmesser im Bereich von 1,5 bis 4 mm auf. - In der Druckleitung
8 oder im Kanal16 kann ein schematisch dargestelltes Ventil22 vorgesehen sein, mit dem der Austritt der Flüssigkeit aus der Düsenanorndung gesteuert werden kann. Zweckmäßigerweise ist das Ventil von außen oder sogar ferngesteuert betätigbar. - Die Austrittsöffnung
15 ist auf eine Prallplatte17 gerichtet, die an der Düsenanordnung9 ausgebildet ist. Die Prallplatte17 schließt mit der Achse der Austrittsöffnung15 einen Winkel α im Bereich von 45° bis 85° ein. Die Prallplatte17 bewirkt, daß die durch die Austrittsöffnung15 austretende Flüssigkeit sich zu einem Flachstrahl18 , der gestrichelt gezeichnet ist, ausbreitet. Der Flachstrahl18 hat beim Auftreffen auf die Oberfläche eine Breite b von mindestens 12 cm. - Der Flachstrahl
18 ist so gerichtet, daß er mit der Oberfläche3 einen Winkel β im Bereich von 30° bis 90° einschließt und zwar vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung (Pfeil13 ), mit der die Düsenanordnung9 über die Oberfläche3 bewegt wird. Damit wird der Flachstrahl18 vereinfacht ausgedrückt über die Oberfläche3 gezogen. - Für den Auftrag des Materials
2 ist nur ein relativ kleiner Druck notwendig. Der Druck am Eingang der Düsenanordnung9 liegt in der Größenordnung von 2 bis 8 bar. Die Pumpe7 muß über diesen Druck hinaus nur die Druckverluste ausgleichen können, die in der Druckleitung8 und im Träger10 entstehen. - Die Austrittsöffnung
15 erweitert sich zum Träger10 hin trichterförmig. Dies führt zu einer starken Beschleunigung der Flüssigkeit beim Durchströmen der Düsenanordnung9 . Der Flachstrahl18 erreicht damit die gewünschte große Breite b. Er wird dafür relativ dünn, so daß der Auftrag des Materials2 auf der Oberfläche3 mit einer relativ kleinen, dafür aber gleichmäßigen Schichtdicke erfolgen kann. - Die Prallplatte
17 ist zumindest an ihrem abgabeseitigen Ende, wo der Flachstrahl18 die Prallplatte17 verläßt, mit dem Winkel β zur Oberfläche3 ausgerichtet. Dies ergibt den gewünschten Winkel, den der Flachstrahl18 mit der Oberfläche3 einschließt. Die Prallplatte17 weist an ihrem abgabeseitigen Ende einen Abstand im Bereich von 3 bis 10 cm zur Oberfläche3 auf. Dieser Abstand erlaubt es einerseits, daß sich der Flachstrahl18 in der gewünschten Weise seitlich ausbreitet. Der Abstand ist andererseits noch kurz genug, so daß sich der Flachstrahl18 nicht in Einzelstrahlen oder -tropfen aufteilt. - Die Transporteinrichtung
11 kann auch durch einen Handhabungsautomaten oder einen "Roboter" gebildet sein, der nicht nur die Bewegung der Düsenanordnung9 in die Arbeitsrichtung (Pfeil13 ) ermöglicht, sondern auch eine Bewegung senkrecht dazu (Pfeil19 in2 ). Man kann also die Düsenanordnung9 seitlich versetzen, um in einem zweiten Arbeitsgang einen zweiten Flachstrahl18 auf die Oberfläche3 zu richten, um einen weiteren Streifen von Material2 auf die Oberfläche3 aufzutragen. - Die Düsenanordnung
9 ist 20 am Träger10 befestigt, z.B. mit Hilfe einer Überwurfmutter. Die Düsenanordnung9 kann eine Ausnehmung21 aufweisen, in die ein entsprechender Vorsprung am Träger10 eingreift (nicht näher dargestellt). Die Ausnehmung21 bildet also in diesem Fall eine Ausrichthilfe, mit der die Düsenanordnung9 grob am Träger10 ausgerichtet werden kann, wenn die Überwurfmutter20 festgezogen wird. Trotz dieser Ausrichthilfe ist es aber möglich, die Ausrichtung der Düsenanordnung9 am Träger10 in gewissen Grenzen zu verändern, um die Lage des Flachstrahls18 in Bezug auf die Oberfläche3 genauer einstellen zu können. Es ist aber auch möglich, die Düsenanordnung von vornherein fest ausgerichtet am Träger10 zu befestigen. - Wie aus
1 hervorgeht, ist der Antrieb12 der Transporteinrichtung11 mit der Dosiereinrichtung6 gekoppelt. Die Dosiereinrichtung6 arbeitet volumetrisch, d.h. sie wird so gesteuert, daß der Volumenstrom des Materials eine vorbestimmte Größe erhält. Dieser Volumenstrom kann allerdings in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eingestellt werden, mit der die Düsenanordnung9 gegenüber der Oberfläche3 bewegt wird. Damit ist es möglich, immer eine gleichmäßige Dicke des Materials2 auf der Oberfläche3 zu erhalten. - Die Transporteinrichtung
11 kann auch dreidimensional arbeiten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Oberfläche3 nicht, wie dargestellt, eben ist, sondern ebenfalls dreidimensional ausgebildet ist. Dies ist beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug der Fall. - Mit der Vorrichtung
1 läßt sich eine Flüssigfolie auf die Außenseite eines Kraftfahrzeugs auftragen. Nach dem Abtrocknen der Flüssigkeit bildet sich eine Folie, die in einem Stück oder jedenfalls mehreren größeren Stükken abgezogen werden kann, wenn das Fahrzeug an den Endverbraucher übergeben werden soll.
Claims (17)
- Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen Beschichtungsmaterials, insbesondere einer Flüssigfolie, auf eine Oberfläche mit einer Materialquelle, einer Düsenanordnung, die über eine Druckleitung mit der Materialquelle verbunden ist, und einer Transporteinrichtung, die die Düsenanordnung relativ zu der Oberfläche bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (
9 ) eine Vollstrahl-Austrittsöffnung (15 ) aufweist, die gegen eine Prallplatte (17 ) gerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (
17 ) mit der Achse der Austrittsöffnung (15 ) einen Winkel (α) im Bereich von 45° bis 85° einschließt. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (
17 ) zumindest an ihrem abgabeseitigen Ende mit der Oberfläche (3 ) einen Winkel im Bereich von 30° bis 90°, vorzugsweise entgegen der Arbeitsrichtung (13 ), einschließt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (
17 ) einen Abstand zur Oberfläche (3 ) im Bereich von 3 bis 10 cm aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (
9 ) einen flachen Strahl (18 ) mit einer Breite (b) von mindestens 8 cm erzeugt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (
15 ) einen Durchmesser im Bereich von 1,5 bis 4 mm aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialquelle (
4 ) einen Druck im Bereich von 2 bis 8 bar am Eingang der Düsenanordnung (9 ) erzeugt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialquelle (
4 ) eine volumetrische Dosiereinrichtung (6 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (
6 ) mit der Transporteinrichtung (11 ) gekoppelt ist und den Volumen strom des Materials auf die Geschwindigkeit der Düsenanordnung (9 ) gegenüber der Oberfläche (3 ) abstimmt. - Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (
6 ) eine Pumpe (7 ) aufweist, die Scherkräfte auf das Material unterhalb einer vorbestimmten Grenze hält, insbesondere eine Kolbenpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Membranpumpe. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (
11 ) eine mehrachsige Bewegung der Düsenanordnung (9 ) ermöglicht. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (
11 ) einen Bewegungsautomaten aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialquelle (
4 ) eine Flüssigkeit mit einer Viskosität im Bereich von 250 bis 6000 mp liefert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialquelle (
4 ) eine wäßrige Dispersion liefert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (
9 ) einstellbar an der Transporteinrichtung (11 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung (
9 ) mit Hilfe einer Überwurfmutter (20 ) an der Transporteinrichtung (11 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Düsenanordnung (
9 ) und der Transporteinrichtung (11 ) eine Ausrichthilfe (21 ) angeordnet ist.
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